Cortical surface area lateralisation as a neural substrate for sex-differential social behaviours in autism

Der Tanz der linken und rechten Gehirnhälften: Warum Jungen und Mädchen mit Autismus sich unterscheiden könnten

Stellen Sie sich Ihr Gehirn wie eine riesige, geschäftige Stadt vor. Seit Jahrzehnten wissen Wissenschaftler, dass diese Stadt nicht perfekt symmetrisch ist; bestimmte Stadtviertel sind auf der linken Seite größer oder aktiver, während andere auf der rechten Seite florieren. Diese „Händigkeit“ des Gehirns, die sogenannte Lateralisierung, ist entscheidend dafür, wie wir sprechen, denken und mit anderen in Kontakt treten. Genau wie eine Stadt ein ausgewogenes Layout benötigt, um gut zu funktionieren, braucht unser Gehirn ein spezifisches Gleichgewicht zwischen der linken und der rechten Seite, um soziale Interaktionen reibungslos zu bewältigen.

Stellen Sie sich nun eine Erkrankung namens Autismus-Spektrum-Störung (ASS) vor. Es ist wie eine Stadt, in der die Verkehrsmuster und die Größe der Stadtviertel etwas anders sind, was es für manche Menschen schwieriger macht, sich in sozialen Situationen zurechtzufinden. Lange Zeit bemerkten Forscher etwas Rätselhaftes: Autismus tritt bei Jungen viel häufiger auf als bei Mädchen. Aber wenn er bei Mädchen auftritt, sieht er oft anders aus. Sie können besser darin sein, ihre Schwierigkeiten zu „maskieren“ oder zeigen andere soziale Herausforderungen als Jungen. Wissenschaftler rätselten: Ist das Gehirn eines Mädchens mit Autismus anders aufgebaut als das eines Jungen? Um dieses Geheimnis zu lösen, müssen wir uns den Bauplan der Stadt ansehen – insbesondere die Größe der Stadtviertel (die kortikale Oberfläche) und wie sie sich zwischen der linken und der rechten Seite unterscheiden.

Die Studie: Den Bauplan des Gehirns kartieren

In dieser neuen Studie beschloss ein Forscherteam, einen großen Schritt zurückzugehen und die Baupläne von fast 2.000 Menschen zu betrachten. Sie nutzten Daten aus einer riesigen Sammlung von Gehirnscans, dem ABIDE-Datensatz, der 942 Personen mit Autismus und 1.079 Personen ohne Autismus umfasst. Um sicherzustellen, dass die „Händigkeit“ der Stadt nicht durch Menschen verwirrt wurde, die beide Hände gleichermaßen benutzen, betrachteten sie nur Rechtshänder.

Die Forscher schauten nicht nur auf die ganze Stadt; sie zoomten auf 68 spezifische Stadtviertel auf der Oberfläche des Gehirns. Sie maßen die Größe jedes Viertels auf der linken und der rechten Seite und berechneten einen „Asymmetrie-Index“. Betrachten Sie dies wie eine Punktetafel: Ein positiver Wert bedeutet, dass das linke Viertel größer ist, ein negativer Wert bedeutet, dass das rechte größer ist, und Null bedeutet, dass sie Zwillinge sind. Sie wollten sehen, ob Jungen und Mädchen mit Autismus unterschiedliche Punktetafeln haben.

Was sie fanden:

Die Studie entdeckte, dass das Layout des Gehirns nicht für jeden gleich ist. Sie fanden vier spezifische Stadtviertel, in denen der Größenunterschied zwischen den linken und rechten Seiten stark mit der Frage zusammenhing, ob die Person männlich oder weiblich war. Diese Viertel befanden sich im vorderen Teil (dem „exekutiven“ Teil des Gehirns) und im temporalen Bereich (dem Teil, der uns hilft, Sprache und soziale Signale zu verstehen).

Hier liegt die Wendung: Jungen und Mädchen mit Autismus scheinen unterschiedliche Teile des Gehirns zu nutzen, um soziale Herausforderungen zu bewältigen.

• Für die Jungen: Die Studie fand heraus, dass der Größenunterschied in der kaudalen mittleren Frontalregion (einem Punkt im vorderen Teil des Gehirns) der wichtigste Hinweis war. Wenn dieser Bereich ein bestimmtes links-rechtes Größenmuster aufwies, war dies stark mit der Schwere ihrer sozialen Symptome verknüpft. Es ist, als wäre dieses spezifische Viertel der „Kontrollturm“ für die soziale Navigation der Jungen.
• Für die Mädchen: Die Geschichte war anders. Für Mädchen war die superiore Frontalregion (ein weiterer Teil des Vorderhaupts) der Hauptakteur. Der Größenunterschied hier war die stärkste Verbindung zu ihren sozialen Symptomen. Dies deutet darauf hin, dass Mädchen nicht einfach nur „schwächere Versionen“ von Jungen mit Autismus sind; ihre Gehirne organisieren soziale Aufgaben möglicherweise auf eine völlig andere Weise, indem sie vielleicht einen anderen Kontrollturm nutzen.

Die soziale Punktetafel:

Die Forscher überprüften auch, wie diese Gehirndifferenzen mit dem realen Verhalten mithilfe eines Tests namens Social Responsiveness Scale (SRS) übereinstimmten. Die Ergebnisse zeigten, dass die Jungen in der Studie im Durchschnitt höhere Werte hatten (was auf deutlichere soziale Schwierigkeiten hindeutet) als die Mädchen. Aber der spannendste Teil war die Verbindung zu den Gehirnkarten: Der spezifische Gehirnbereich, der für Jungen am wichtigsten war, unterschied sich von dem, der für Mädchen am wichtigsten war.

Tiefer graben: Die molekularen Stadtarbeiter

Um zu verstehen, warum diese Gehirnviertel unterschiedlich sein könnten, schauten die Forscher auf die „Arbeiter“ innerhalb der Stadt – die Gene und Zellen. Sie nutzten eine Karte der genetischen Aktivität des menschlichen Gehirns (den Allen Human Brain Atlas), um zu sehen, was auf mikroskopischer Ebene geschah.

Sie fanden heraus, dass die Gene, die in diesen spezifischen Gehirnarealen aktiv waren, mit zwei Hauptaufgaben beschäftigt waren:

1. Bauen und Verdrahten: Gene, die damit zusammenhängen, wie Neuronen wachsen, sich verbinden und Synapsen (die Brücken zwischen Gehirnzellen) bilden.
2. Energie und Wartung: Gene, die mit Mitochondrien (den Batterien des Gehirns) und der Art und Weise, wie Zellen mit Stress umgehen, zusammenhängen.

Interessanterweise fanden sie eine starke Verbindung zu Astrozyten. Sie können sich Astrozyten als den „Kleber“ und die „Wartungstruppe“ des Gehirns vorstellen. Sie unterstützen Neuronen und halten die Umgebung stabil. Die Studie legt nahe, dass es die gesamte Struktur durcheinanderbringen kann, wenn diese Wartungstrupps nicht perfekt arbeiten, was wiederum die links-rechte Balance des Gehirns beeinflussen und zu den beobachteten sozialen Unterschieden bei Autismus führen könnte.

Die chemischen Botenstoffe

Schließlich untersuchten die Forscher die chemischen Botenstoffe, die zwischen den Gehirnzellen hin- und herflitzen. Sie fanden heraus, dass die Gehirnareale mit den größten links-rechten Unterschieden negativ mit der Dichte bestimmter Chemikalien wie mGluR5, NMDA, FAAH und VAChT verknüpft waren.

Stellen Sie sich diese Chemikalien als die Ampeln und Signale der Stadt vor. Die Studie legt nahe, dass in den Bereichen, in denen die links-rechten Unterschiede am größten sind, die Verkehrssignale auf eine einzigartige Weise eingestellt sind. Dies könnte bede sense, dass die Fähigkeit des Gehirns, seine Verbindungen fein abzustimmen und aus sozialen Erfahrungen zu lernen, sich unterschiedlich entwickelt.

Das Fazit

Diese Studie behauptet nicht, das gesamte Rätsel des Autismus gelöst zu haben, aber sie bietet einen sehr klaren neuen Hinweis: Das links-rechte Gleichgewicht des Gehirns ist ein geschlechtsspezifisches Merkmal.

Sie deutet darauf hin, dass der „neuronale Bauplan“ für soziales Verhalten bei Autismus kein Einheitskonzept ist. Jungen und Mädchen scheinen sich auf unterschiedliche Gehirnviertel und unterschiedliche molekulare Unterstützungssysteme zu verlassen, um die soziale Welt zu navigieren. Während Jungen sich stark auf die kaudale mittlere Frontalregion verlassen könnten, könnten Mädchen mehr von der superioren Frontalregion abhängen. Dies hilft zu erklären, warum Autismus bei Jungen und Mädchen sehr unterschiedlich aussehen kann und warum ein „Einheitsansatz“ bei Diagnose und Verständnis das Ziel verfehlen könnte.

Die Forscher betonen vorsichtig, dass diese Ergebnisse auf einer Momentaufnahme basieren und weiterer Untersuchungen bedürfen, aber sie liefern eine faszinierende neue Karte für das Verständnis der vielfältigen Arten, wie das autistische Gehirn aufgebaut ist. Es ist eine Erinnerung daran, dass selbst bei einer Erkrankung, die jeden betrifft, der Weg zum Verständnis so vielfältig ist wie die Menschen selbst.